WO2019077969A1 - 生体情報測定装置、情報処理装置、生体情報測定方法、およびプログラム - Google Patents

生体情報測定装置、情報処理装置、生体情報測定方法、およびプログラム Download PDF

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WO2019077969A1
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WO
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light
skull
biological information
unit
information
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PCT/JP2018/036179
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English (en)
French (fr)
Inventor
添田　薫
間藤　卓
良 下北
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
学校法人自治医科大学
ジーニアルライト株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters

Definitions

  • the present invention relates to a biological information measurement device, an information processing device, a biological information measurement method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a technique for inserting the tip of a ventricular catheter into a patient's ventricle and measuring intracranial pressure.
  • an examination apparatus such as computed tomography (MCT) or magnetic resonance imaging (MRI). It is large and can only be used within a specific facility such as a hospital. That is, such an inspection apparatus can not rapidly measure the intracranial condition in an emergency, such as outdoors.
  • MCT computed tomography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the biological information measurement apparatus includes a housing mounted on a head surface of a living body, a light emitting unit provided on the housing and emitting measurement light toward the cranium of the living body, and the housing A light receiving unit provided to receive the reflected light from the skull of the measurement light emitted from the light emitting unit and outputting an electrical signal according to the received light amount of the reflected light; and the light output from the light receiving unit Hemorrhage into the cranium based on the pulse wave information and the hemoglobin information calculated by the living body information calculation unit, which calculates the pulse wave information and the hemoglobin information in the skull based on the electric signal And an estimation unit for estimating whether there is
  • a biological information measurement device capable of quickly grasping the intracranial state with a noninvasive and relatively simple configuration.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the thickness direction of the biological information measurement device 100 is taken as the Z axis direction
  • the lateral width direction of the biological information measurement device 100 is taken as the X axis direction
  • the vertical width direction of the biological information measurement device 100 is taken as the Y axis direction.
  • the biological information measuring device 100 shown in FIG. 1 measures the concentration of pulse and hemoglobin in the cranial middle layer (cavernous layer) of a living body by being mounted on the head surface of the living body, and based on the measurement results, It is a device that can estimate whether or not internal bleeding has occurred.
  • a vein is present near the subcutaneous lower cranial surface in the skull of a living being.
  • the vein on the cranial surface and the sponge layer in the middle of the cranial bone contain cerebrospinal fluid.
  • the cavernous layer is connected to the brain in the cranium by veins. Therefore, when bleeding occurs in the cerebrum, blood flows into the cerebrospinal fluid of the cancellous layer through veins. As a result, the concentration of oxyhemoglobin changes in the cerebrospinal fluid of the cancellous layer, and the absorbance of the luminescence light in the cerebrospinal fluid of the cancellous layer changes. In addition, the cerebrum beats in the cranium as the arterial pressure fluctuates.
  • the living body information measurement apparatus 100 irradiates the skull with emitted light and estimates the state of the skull by measuring the concentration of oxyhemoglobin and the pulse wave based on the intensity of the reflected light.
  • the living body information measuring device 100 according to the present embodiment can be attached to a specific position on the head surface of a living body (a position without hair and a position without the frontal sinus (cavity) of the skull). It is possible to estimate the inner (intrabrain) state. For this reason, according to the biological information measurement apparatus 100 of the present embodiment, the intracranial state can be grasped quickly with non-invasiveness and a relatively simple configuration.
  • the biological information measurement device 100 includes a housing 101.
  • the housing 101 is a box-like member having a substantially rectangular shape (but not limited to this).
  • a relatively hard material such as a resin is used.
  • a first LED (Light Emitting Diode) package 102, a second LED package 103, and a photodetector 104 are mounted on a substrate.
  • the first LED package 102 and the second LED package 103 are examples of the “light emitting unit”.
  • the first LED package 102 includes a first LED element 102 a and a second LED element 102 b.
  • the second LED package 103 includes a first LED element 103a and a second LED element 103b.
  • first LED element 102a included in the first LED package 102 and the first LED element 103a included in the second LED package 103 will be collectively referred to as first LED elements 102a and 103a.
  • the second LED element 102b included in the first LED package 102 and the second LED element 103b included in the second LED package 103 are collectively referred to as second LED elements 102b and 103b.
  • the surface 101A of the housing 101 is a surface that comes in contact with the head surface when the biological information measurement device 100 is mounted on the head surface of a living body. Openings are formed on the surface 101 A of the housing 101 at positions corresponding to the respective LED elements and the photodetector 104. Further, a switch 105 is provided on the side surface of the housing 101.
  • the first LED elements 102 a and 103 a emit emitted light of a first wavelength (an example of “measurement light”) into the cranium.
  • the emitted light of the first wavelength is near infrared light which is easily transmitted through the living body and has a certain absorbance to oxyhemoglobin (oxygenated hemoglobin).
  • emission light of the first wavelength emission light having a wavelength of 850 nm is used, but the present invention is not limited to this.
  • the emitted light of the first wavelength emitted from the first LED elements 102 a and 103 a passes through the opening formed in the surface 101 A of the housing 101 and is irradiated on the surface of the living body.
  • the emitted light of the first wavelength passes through the surface of the living body and is reflected at the skull (cavernous layer).
  • the intensity of the reflected light of the emitted light of the first wavelength corresponds to the concentration of oxyhemoglobin.
  • the second LED elements 102 b and 103 b emit emitted light of a second wavelength (an example of “measurement light”) into the cranium.
  • the emitted light of the second wavelength is near-infrared light which is easily transmitted through the living body and has a certain absorbance to deoxyhemoglobin (deoxygenated hemoglobin).
  • the emission light of the second wavelength the emission light having a wavelength of 760 nm is used, but the present invention is not limited to this.
  • the emitted light of the second wavelength emitted from the second LED elements 102 b and 103 b passes through the opening formed in the surface 101 A of the housing 101 and is irradiated to the surface of the living body.
  • the emission light of the second wavelength passes through the surface of the living body and is reflected at the skull (cavernous layer). At this time, a part of the emitted light is absorbed by deoxyhemoglobin, so the intensity of the reflected light of the emitted light of the second wavelength corresponds to the concentration of deoxyhemoglobin.
  • the biological information measurement apparatus 100 is provided with an LED package capable of emitting light of two wavelengths, but the invention is not limited thereto.
  • An LED package may be provided that can emit light of one or more wavelengths.
  • the photodetector 104 is an example of the “light receiving unit”. Reflected light from the skull (cavernous layer) of the emission light of the first wavelength and the emission light of the second wavelength passes through the opening formed on the surface 101 A of the housing 101 and is incident on the photodetector 104. Ru. The photodetector 104 receives the reflected light from the skull (cavernous layer) and outputs an electrical signal according to the intensity of the reflected light. The electrical signal output from the photodetector 104 is supplied to the control circuit 107 (see FIG. 2) through the ADC 114 (see FIG. 2), and the control circuit 107 estimates whether or not hemorrhage in the skull has occurred. Used to
  • the switch 105 is switched from the off state to the on state when the user presses the switch 105 with a finger.
  • the on state and the off state of the switch 105 are detected by the control circuit 107. For example, upon detecting that the switch 105 is switched to the on state, the control circuit 107 starts measurement processing of biological information.
  • the switch 105 may be provided on the surface 101 A of the housing 101. In this case, if the housing 101 is mounted on the surface of the head of a living body, the switch 105 is automatically pressed by the surface of the living body, and the operation of pressing the switch 105 with a finger is unnecessary.
  • FIG. 2 is a view showing an example of attachment of the biological information measuring apparatus 100 according to the first embodiment to the head surface.
  • the biological information measurement device 100 is mounted on the surface of the head of a living body without hair and in a portion without a cranial cavity immediately below.
  • a frontal sinus 12 is present around the eyelashes (part of the forehead). Since the frontal sinus 12 is a cavity, when the biological information measurement apparatus 100 is mounted at a position on the surface side of the frontal sinus 12, there is a possibility that the biological information can not be measured with high accuracy. Therefore, as shown in FIG.
  • the biological information measurement device 100 when the biological information measurement device 100 is attached to the forehead of the head 10, the biological information measurement device 100 is attached to a position above the frontal sinus 12. At this time, the biological information measurement apparatus 100 is mounted such that the surface 101A of the housing 101 is in contact with the head surface. Thereby, the light emission light of the first wavelength emitted from the first LED elements 102 a and 103 a and the emission light of the second wavelength emitted from the second LED elements 102 b and 103 b are irradiated to the skull be able to. Also, reflected light from the skull (cavernous layer) can be received by the photodetector 104.
  • the biological information measuring apparatus 100 adjusts the output intensity of each emitted light so that the position of a depth of 4 to 6 mm from the skin surface of the living body can be measured. It is good.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the device configuration of the biological information measurement device 100 according to the first embodiment.
  • a temperature sensor 106 As shown in FIG. 3, in addition to the first LED package 102, the second LED package 103, the photodetector 104, and the switch 105 shown in FIG. A temperature sensor 106, a control circuit 107, a communication I / F (Inter face) 108, a driver 112, a driver 113, an ADC (Analog to Digital Converter) 114, and a battery 115 are provided.
  • the skin temperature sensor 106 detects the skin temperature at the measurement position by the biological information measurement apparatus 100, and outputs an electrical signal indicating the skin temperature as a skin temperature detection signal.
  • the skin temperature detection signal output from the skin temperature sensor 106 is supplied to the control circuit 107.
  • the skin temperature detection signal can be used by the control circuit 107 to grasp the skin temperature of the living body or correct the measurement result according to the skin temperature of the living body.
  • the control circuit 107 is an electronic circuit that controls the entire biological information measuring device 100. For example, the control circuit 107 controls the light emission of the first LED element 102 a and the second LED element 102 b by outputting a drive signal for the first LED package 102 to the driver 112. Also, for example, the control circuit 107 controls the light emission of the first LED element 103 a and the second LED element 103 b by outputting a drive signal for the second LED package 103 to the driver 113. Also, for example, the control circuit 107 obtains an electrical signal output from the photodetector 104 via the ADC 114.
  • control circuit 107 calculates pulse wave information and hemoglobin information in the cranial middle layer based on the electric signal, and estimates whether or not intracranial hemorrhage has occurred based on the information.
  • control circuit 107 for example, an IC (Integrated Circuit) can be used. The details of the function of the control circuit 107 will be described later with reference to FIG.
  • the communication I / F 108 controls communication with an external device.
  • the communication I / F 108 performs communication connection to an external device, and transmits and receives various data (for example, data indicating an estimation result as to whether or not hemorrhage in the cranium has occurred) to the external device.
  • the external device for example, an information processing apparatus such as a personal computer, a smartphone, and a tablet terminal is used.
  • the communication I / F 108 at least one of a wireless communication method and a wired communication method is used.
  • a wireless communication method for example, Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark), infrared communication and the like are used.
  • the wired communication method for example, USB (Universal Serial Bus) or the like is used.
  • the driver 112 drives the first LED package 102 in accordance with the drive signal output from the control circuit 107.
  • the driver 113 drives the second LED package 103 in accordance with the drive signal output from the control circuit 107.
  • the ADC 114 performs analog-digital conversion on the electrical signal output from the photodetector 104 and outputs the signal to the control circuit 107.
  • the battery 115 supplies power to each unit of the biological information measuring device 100.
  • various primary batteries for example, silver oxide batteries, manganese batteries, alkaline batteries, lithium batteries and the like
  • various secondary batteries for example, lithium ion secondary batteries and nickel hydrogen secondary batteries
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the control circuit 107 provided in the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the control circuit 107 includes, as its functions, a main control unit 120, a light emission control unit 121, a signal reception unit 122, a biological information calculation unit 123, a bleeding estimation unit 124, and an output unit 125.
  • the main control unit 120 controls the entire process (for example, start, end, repetition, etc. of the process) by the control circuit 107.
  • the light emission control unit 121 controls the light emission of the first LED elements 102 a and 103 a and the second LED elements 102 b and 103 b. Specifically, the light emission control unit 121 outputs a drive signal to the drivers 112 and 113 at the timing of measuring the concentration of oxyhemoglobin, thereby emitting light having a wavelength of 850 nm to the first LED elements 102 a and 103 a. It emits light. Further, the light emission control unit 121 outputs a drive signal to the drivers 112 and 113 at the timing of measuring the concentration of deoxyhemoglobin to emit light having a wavelength of 760 nm to the second LED elements 102 b and 103 b. Let
  • the signal receiving unit 122 receives the electrical signal output from the photodetector 104 via the ADC 114.
  • the electrical signal output from the photodetector 104 indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 850 nm and the emission light having a wavelength of 760 nm.
  • the emitted light having a wavelength of 850 nm has a certain absorbance to oxyhemoglobin. Therefore, the reflected light of the emission light having a wavelength of 850 nm can identify the concentration of oxyhemoglobin.
  • the emission light having a wavelength of 760 nm has a certain absorbance to deoxyhemoglobin. Therefore, the reflected light of the emission light having a wavelength of 760 nm can identify the concentration of deoxyhemoglobin.
  • the biological information calculation unit 123 calculates pulse wave information and hemoglobin information in the cranial middle layer based on the electrical signal received by the signal reception unit 122. For example, the biological information calculation unit 123 calculates, as pulse wave information, waveform data representing a change in pulse wave (volume pulse wave) in time series. A change in the amount of light received by the photodetector 104 occurs in response to a change in volume of the blood vessel. Therefore, based on the change in the amount of light received by the photo detector 104, the biological information calculation unit 123 can calculate waveform data indicating the change in pulse wave (volume pulse wave) in time series.
  • the biological information calculation unit 123 may set the hemoglobin information to each of the concentration of oxyhemoglobin, the concentration of deoxyhemoglobin, and the total amount of hemoglobin (the total amount of the amount of oxyhemoglobin and the amount of deoxyhemoglobin). Calculate waveform data indicating changes in time series. Changes in the amount of light received by the photodetector 104 occur in response to changes in the concentration of hemoglobin in the bloodstream.
  • the biological information calculation unit 123 calculates waveform data indicating changes in time series for each of the concentration of oxyhemoglobin, the concentration of deoxyhemoglobin, and the total amount of hemoglobin. be able to.
  • the hemorrhage estimation unit 124 estimates whether or not there is hemorrhage in the skull based on the pulse wave information and the hemoglobin information calculated by the biological information calculation unit 123. For example, the bleeding estimation unit 124 increases or decreases the amplitude of the pulse wave specified by the pulse wave information calculated by the biological information calculation unit 123 by a predetermined percentage (for example, 50%) or more than a predetermined reference value. If so, it is estimated that there is hemorrhage in the skull. Also, for example, in the bleeding estimation unit 124, the concentration of oxyhemoglobin specified by the hemoglobin information calculated by the biological information calculation unit 123 is increased by a predetermined percentage (for example, 50%) or more than a predetermined reference value.
  • a predetermined percentage for example, 50%
  • the hemorrhage estimation unit 124 estimates a blood pressure value based on pulse wave information, and estimates that there is hemorrhage in the skull when the blood pressure value increases or decreases by a predetermined rate or more than a predetermined reference value. You may do it. Also, for example, the hemorrhage estimation unit 124 may estimate whether there is hemorrhage in the skull based on the ratio between the concentration of oxyhemoglobin and the concentration of deoxyhemoglobin.
  • the output unit 125 outputs the estimation result by the bleeding estimation unit 124.
  • the output unit 125 may cause the display to display the estimation result by the bleeding estimation unit 124.
  • the display may be provided to an external device (for example, a portable terminal), or may be provided to the biological information measurement device 100.
  • the output unit 125 may transmit the estimation result by the bleeding estimation unit 124 to an external device (for example, a portable terminal). Further, for example, the output unit 125 may output the light of the estimation result by the bleeding estimation unit 124 by causing the notification lamp provided in the biological information measuring device 100 to emit light.
  • the emission color or the emission pattern may be made different according to the estimation result so that the estimation result can be intuitively grasped.
  • the output unit 125 causes the notification lamp to emit red when it is estimated that there is hemorrhage in the skull, and causes the notification lamp to emit green when it is estimated that there is no hemorrhage in the skull. You may do so.
  • the output unit 125 may output the sound of the estimation result by the bleeding estimation unit 124 from a speaker provided in the biological information measurement device 100. In this case, for example, the output sound may be made different according to the estimation result so that the estimation result can be intuitively grasped.
  • the output unit 125 may output various measurement values (for example, a pulse rate, a blood pressure value, a concentration of hemoglobin, etc.) in addition to the estimation result by the bleeding estimation unit 124. Further, the output unit 125 converts the estimation result of whether or not there is hemorrhage in the skull into the estimation result of whether or not there is an abnormality in the intracranial pressure, and outputs the estimation result after the conversion. It is also good.
  • various measurement values for example, a pulse rate, a blood pressure value, a concentration of hemoglobin, etc.
  • control circuit 107 Each function of the control circuit 107 described above, for example, in the control circuit 107, a program stored in the memory 107B (for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc.) This is realized by executing 107A.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of processing by the control circuit 107 provided in the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment. The process shown in FIG. 5 is started under the control of the main control unit 120 included in the control circuit 107 when, for example, the switch 105 is switched on while the biological information measuring apparatus 100 is mounted on the head surface of a living body. Be done.
  • the light emission control unit 121 causes the first LED elements 102a and 103a to emit light having a wavelength of 850 nm (step S501).
  • the signal receiving unit 122 receives the electrical signal output from the photodetector 104 (step S502).
  • the electric signal received here indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 850 nm emitted in step S501.
  • the signal receiving unit 122 stores the value of the electrical signal received in step S502 in time series in the memory 107B included in the control circuit 107 (step S503).
  • the light emission control unit 121 causes the second LED elements 102b and 103b to emit light having a wavelength of 760 nm (step S504).
  • the signal receiving unit 122 receives the electrical signal output from the photodetector 104 (step S505).
  • the electrical signal received here indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 760 nm emitted in step S504.
  • the signal receiving unit 122 stores the value of the electrical signal received in step S505 in time series in the memory 107B included in the control circuit 107 (step S506).
  • the main control unit 120 determines whether or not a fixed amount of data has been acquired in steps S501 to S506 (step S507).
  • step S507 If it is determined in step S507 that a predetermined amount of data has not been acquired (step S507: No), the main control unit 120 returns the process to step S501. That is, the control circuit 107 repeatedly stores the value of the electrical signal output from the photo detector 104 in the memory 107 B by repeatedly executing steps S 501 to S 506 until a predetermined amount of data is obtained.
  • one light emission cycle performed between step S501 and step S506 is, for example, about 2 to 10 milliseconds.
  • the light emission cycle includes, in order, an emission period of emission light having a wavelength of 850 nm, a pause period, an emission period of emission light having a wavelength of 760 nm, and a pause period.
  • step S507 when it is determined in step S507 that a predetermined amount of data has been acquired (step S507: Yes), the main control unit 120 advances the process to step S508.
  • step S508 the biological information calculation unit 123 calculates pulse wave information in the cranial middle layer based on a fixed amount of data (electrical signal received by the signal reception unit 122) stored in the memory 107B. Furthermore, the biological information calculation unit 123 calculates hemoglobin information in the cranial middle layer based on a certain amount of data (electrical signal received by the signal reception unit 122) stored in the memory 107B (step S509).
  • the bleeding estimation unit 124 determines whether each of the pulse wave information calculated in step S508 and the hemoglobin information calculated in step S509 indicates a normal value or an abnormal value. (Step S510).
  • step S510 If it is determined in step S510 that both the pulse wave information and the hemoglobin information indicate normal values (step S510: Yes), the hemorrhage estimation unit 124 estimates that there is no hemorrhage in the skull (step S511). ). Then, the output unit 125 outputs the estimation result in step S511 (step S513), and the main control unit 120 ends the series of processes shown in FIG.
  • step S510 if it is determined in step S510 that one or both of the pulse wave information and the hemoglobin information indicate an abnormal value (step S510: No), the hemorrhage estimation unit 124 estimates that there is hemorrhage in the skull. (Step S512). Then, the output unit 125 outputs the estimation result in step S512 (step S513), and the main control unit 120 ends the series of processes shown in FIG.
  • FIGS. 6A and 6B are graphs showing an example of measurement results of pulse wave information by the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical axis represents the amplitude of the pulse wave (volume pulse wave)
  • the horizontal axis represents time.
  • the waveform data indicated by the solid line shows the change of the pulse wave (volume pulse wave) at the normal time (when there is no hemorrhage in the cranium) in time series.
  • the waveform data indicated by the dotted line shows the change of pulse wave (volume pulse wave) at abnormal time (when there is hemorrhage in the skull) in time series.
  • the amplitude of the abnormal pulse wave is increased by 50% or more than the amplitude of the normal pulse wave.
  • the biological information measurement device 100 (bleeding estimation unit 124) estimates that there is hemorrhage in the cranium (in the brain).
  • the amplitude of the abnormal pulse wave is reduced by 50% or more than the amplitude of the normal pulse wave.
  • the biological information measurement device 100 (the hemorrhage estimation unit 124) estimates that there is hemorrhage in the cranium (in the brain).
  • FIGS. 7A and 7B are graphs showing an example of the measurement result of the hemoglobin information by the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical axis indicates hemoglobin concentration
  • the horizontal axis indicates time.
  • the graph shown in FIG. 7A shows the change in hemoglobin concentration in a time series in the normal state (when there is no hemorrhage in the skull).
  • the graph shown in FIG. 7B shows the change in hemoglobin concentration in time series when abnormal (when there is hemorrhage in the skull). Further, in the graphs shown in FIG. 7A and FIG.
  • the waveform data indicated by the alternate long and short dash line indicates the change in the concentration of oxyhemoglobin (oxyHb) in time series.
  • the waveform data indicated by the dotted line indicates the change in the concentration of deoxyhemoglobin (deoxyHb) in time series.
  • the waveform data indicated by the solid line indicates the total amount of hemoglobin ( ⁇ Hb) in time series.
  • the concentration of oxyhemoglobin is increased by 50% or more over the concentration of oxyhemoglobin in the normal state shown in FIG. 7A.
  • the biological information measurement device 100 (bleeding estimation unit 124) estimates that there is hemorrhage in the cranium (in the brain).
  • the skull is irradiated with the emitted light, and the concentration of oxyhemoglobin and the pulse wave are measured based on the intensity of the reflected light. It can be estimated whether or not hemorrhage has occurred in the skull (in the brain).
  • the housing 101 is at a specific position on the head surface of the living body (without hair and without the forehead sinus (cavity) of the cranial bone just below it. It is possible to estimate the intracranial (intracerebral) state simply by attaching to. For this reason, according to the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment, the intracranial state can be grasped quickly with non-invasiveness and a relatively simple configuration.
  • the condition of the cancellous layer of the skull since the condition of the cancellous layer of the skull is measured, the condition of the position closer to the head surface can be measured. Wave information and hemoglobin information can be calculated with higher accuracy. Therefore, according to the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment, the intracranial (intrabrain) state can be estimated with higher accuracy.
  • FIG. 8 is a diagram showing a system configuration of a biological information measurement system 20 according to the second embodiment.
  • a biological information measurement system 20 shown in FIG. 8 is configured to include a biological information measurement device 100A and a smartphone 200.
  • the biological information measurement device 100A is a device that is mounted on the head surface of a living body, emits emitted light to the skull of the living body, and measures the intensity of the reflected light.
  • the smartphone 200 is an example of the “information processing apparatus”.
  • the smartphone 200 calculates the concentration of pulse and hemoglobin in the cranial middle layer (cavernous layer) of the living body based on the measurement result (the intensity of the reflected light from the skull of the living body) by the biological information measuring device 100A, and It is a device based on which it is possible to estimate whether or not intracranial hemorrhage has occurred.
  • the “information processing apparatus” is not limited to a smartphone, but may be another information processing apparatus (for example, a personal computer, a tablet terminal, etc.).
  • FIG. 9 is a block diagram showing the device configuration of the biological information measurement device 100A and the smartphone 200 according to the second embodiment.
  • the biological information measurement apparatus 100A differs from the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment in that a control circuit 107X is provided instead of the control circuit 107.
  • the other points are the same as those of the biological information measuring apparatus 100 according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the control circuit 107X is an electronic circuit that controls the entire biological information measuring device 100.
  • the control circuit 107X outputs a drive signal for the first LED package 102 to the driver 112 to emit light from the first LED element 102a and the second LED element 102b included in the first LED package 102.
  • Control outputs a drive signal for the second LED package 103 to the driver 113 to allow the first LED element 103a and the second LED element 103b included in the second LED package 103.
  • the control circuit 107X acquires the electrical signal output from the photodetector 104 via the ADC 114.
  • control circuit 107X transmits the electric signal concerned to smart phone 200 via communication I / F108.
  • an IC can be used as the control circuit 107X. The details of the function of the control circuit 107X will be described later with reference to FIG.
  • the smartphone 200 includes a control circuit 210, a touch panel 221, a display 222, a speaker 223, a communication I / F 224, and a battery 225.
  • the control circuit 210 is an electronic circuit that controls the entire smartphone 200. For example, the control circuit 210 acquires the electrical signal output from the biological information measurement device 100A via the communication I / F 224. Then, the control circuit 210 calculates pulse wave information and hemoglobin information in the cranial middle layer based on the electric signal, and estimates whether or not intracranial hemorrhage has occurred based on the information.
  • the control circuit 210 includes a CPU 211, a memory 212, and an auxiliary storage device 213.
  • the CPU 211 executes various programs stored in the memory 212 or the auxiliary storage device 213.
  • the memory 212 stores various programs executed by the CPU 211, data necessary for the CPU 211 to execute various programs, and the like.
  • the memory 212 also functions as a work area used when the CPU 211 executes various programs.
  • a ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the auxiliary storage device 213 stores various programs executed by the CPU 211, data necessary for the CPU 211 to execute various programs, and the like.
  • a hard disk drive (HDD), a flash memory or the like is used as the auxiliary storage device 213, for example, a hard disk drive (HDD), a flash memory or the like is used. The details of the function of the control circuit 210 will be described later with reference to FIG.
  • the touch panel 221 is an input device which has an operation surface and receives various operation inputs by performing a touch operation on the operation surface.
  • a touch panel 221 for example, a touch panel of a projected capacitive type, a surface type capacitive type, a resistive film type, an infrared scanning type, an ultrasonic surface acoustic wave type or the like can be used.
  • the display 222 is a display device that displays various information. For example, the display 222 displays an estimation result as to whether or not intracranial hemorrhage has occurred. Also, for example, the display 222 displays calculation results of pulse wave information and hemoglobin information in the cranial middle layer (for example, graphs illustrated in FIG. 6 and FIG. 7).
  • the speaker 223 is an audio output device that outputs various sounds. For example, the speaker 223 outputs the estimation result as to whether or not the intracranial hemorrhage has occurred.
  • the communication I / F 224 controls communication with the biological information measurement device 100A.
  • the communication I / F 224 for example, performs communication connection with the biological information measuring device 100A, and receives various data (for example, an electrical signal indicating the intensity of the reflected light from the skull) from the biological information measuring device 100A.
  • various data for example, an electrical signal indicating the intensity of the reflected light from the skull
  • For the communication I / F 224 at least one of a wireless communication method and a wired communication method is used.
  • a wireless communication method for example, Bluetooth, Wi-Fi, infrared communication, etc. are used.
  • the wired communication method for example, USB or the like is used.
  • the battery 225 supplies power to each unit of the smartphone 200.
  • various secondary batteries for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, and the like
  • a lithium ion secondary battery for example, a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, and the like
  • a nickel hydrogen secondary battery and the like
  • FIG. 10 is a block diagram showing functional configurations of a biological information measurement device 100A (control circuit 107X) and a smartphone 200 (control circuit 210) according to the second embodiment.
  • the control circuit 107X included in the biological information measurement apparatus 100A does not have the biological information calculation unit 123, the bleeding estimation unit 124, and the output unit 125, and a signal output unit 126.
  • the control circuit 107 is different from the control circuit 107 included in the biological information measurement apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the signal output unit 126 transmits the electrical signal (that is, the electrical signal indicating the intensity of the reflected light from the skull) received by the signal receiving unit 122 to the smartphone 200 via the communication I / F 108.
  • control circuit 210 included in the smartphone 200 includes a main control unit 231, a signal reception unit 232, a biological information calculation unit 233, a bleeding estimation unit 234, and an output unit 235 as its functions.
  • the main control unit 231 controls the entire process (for example, start, end, repetition, etc. of the process) by the control circuit 210.
  • the signal receiving unit 232 receives the electrical signal output from the biological information measurement device 100A via the communication I / F 224.
  • the electrical signal output from the biological information measurement apparatus 100A indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 850 nm and the emission light having a wavelength of 760 nm.
  • the emitted light having a wavelength of 850 nm has a certain absorbance to oxyhemoglobin. Therefore, the reflected light of the emission light having a wavelength of 850 nm can identify the concentration of oxyhemoglobin.
  • the emission light having a wavelength of 760 nm has a certain absorbance to deoxyhemoglobin. Therefore, the reflected light of the emission light having a wavelength of 760 nm can identify the concentration of deoxyhemoglobin.
  • the biological information calculation unit 233 calculates pulse wave information and hemoglobin information in the cranial middle layer based on the electrical signal received by the signal reception unit 232. For example, the biological information calculation unit 233 calculates, as pulse wave information, waveform data representing a change in pulse wave (volume pulse wave) in time series. The change in the value of the electrical signal output from the biological information measurement device 100A occurs in response to the change in volume of the blood vessel. For this reason, the biological information calculation unit 233 may calculate waveform data indicating the change of the pulse wave (volume pulse wave) in time series based on the change of the value of the electric signal output from the biological information measurement device 100A. it can.
  • the biological information calculation unit 233 may set the hemoglobin information to each of the concentration of oxyhemoglobin, the concentration of deoxyhemoglobin, and the total amount of hemoglobin (the total amount of the amount of oxyhemoglobin and the amount of deoxyhemoglobin). Calculate waveform data indicating changes in time series. The change in the value of the electrical signal output from the biological information measurement device 100A occurs in response to the change in the concentration of hemoglobin in the bloodstream. Therefore, the biological information calculation unit 233 changes each of the concentration of oxyhemoglobin, the concentration of deoxyhemoglobin, and the total amount of hemoglobin based on the change of the value of the electrical signal output from the biological information measurement apparatus 100A. The waveform data shown in the series can be calculated.
  • the hemorrhage estimation unit 234 estimates whether or not there is hemorrhage in the skull based on the pulse wave information and the hemoglobin information calculated by the biological information calculation unit 233. For example, the bleeding estimation unit 234 increases or decreases the amplitude of the pulse wave specified by the pulse wave information calculated by the biological information calculation unit 233 by a predetermined percentage (for example, 50%) or more than a predetermined reference value. If so, it is estimated that there is hemorrhage in the skull. Also, for example, in the bleeding estimation unit 234, the concentration of oxyhemoglobin specified by the hemoglobin information calculated by the biological information calculation unit 233 is increased by a predetermined percentage (for example, 50%) or more than a predetermined reference value. If it is estimated that there is hemorrhage in the skull.
  • a predetermined percentage for example, 50%
  • the output unit 235 outputs the estimation result by the bleeding estimation unit 234.
  • the output unit 235 causes the display 222 of the smartphone 200 to display the estimation result of the bleeding estimation unit 234.
  • the output unit 235 may display the estimation result by the bleeding estimation unit 234 in text on the display screen displayed on the display 222. For example, when it is estimated that there is a hemorrhage in the skull, the output unit 235 displays "There is hemorrhage in the skull” on the display screen displayed on the display 222, and there is no hemorrhage in the skull If it is estimated, "There is no intracranial bleeding" may be displayed on the display screen displayed on the display 222.
  • the output unit 235 may display a color image on the display screen displayed on the display 222 as the estimation result by the bleeding estimation unit 234. For example, the output unit 235 displays a red image on the display screen displayed on the display 222 when it is estimated that there is hemorrhage in the skull, and it is estimated that there is no hemorrhage in the skull. The green image may be displayed on the display screen displayed on the display 222.
  • the output unit 235 may output the sound of the estimation result by the bleeding estimation unit 234 from the speaker included in the smartphone 200.
  • the output sound may be made different according to the estimation result so that the estimation result can be intuitively grasped.
  • the output unit 235 may output various measurement values (for example, a pulse rate, a blood pressure value, a concentration of hemoglobin, etc.) in addition to the estimation result by the bleeding estimation unit 234.
  • the output unit 235 converts the estimation result of whether or not there is hemorrhage in the skull into the estimation result of whether or not there is an abnormality in the intracranial pressure, and outputs the estimation result after the conversion. It is also good.
  • Each function of the control circuit 210 described above is realized, for example, by the CPU 211 (computer) executing a program stored in the memory 212 or the auxiliary storage device 213 in the control circuit 210.
  • the program may be provided together with the smartphone 200 in a state of being introduced to the smartphone 200, or may be externally provided separately from the smartphone 200 and introduced into the smartphone 200. In the latter case, these programs may be provided to the operation target device by an external storage medium (for example, a USB memory, a memory card, a CD-ROM, etc.), and downloaded from a server on a network (for example, the Internet, etc.) May be provided to the smartphone 200.
  • an external storage medium for example, a USB memory, a memory card, a CD-ROM, etc.
  • a server on a network for example, the Internet, etc.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing a procedure of processing by the biological information measurement device 100A (control circuit 107X) and the smartphone 200 (control circuit 210) according to the second embodiment.
  • the process shown in FIG. 11 is, for example, a state where the biological information measuring device 100A is mounted on the head surface of a living body, and a biological information measuring device 100A and a smartphone 200 are connected for communication.
  • the switch 105 is switched to the on state, the control is started by the control of the main control unit 120 included in the biological information measurement apparatus 100A (control circuit 107X).
  • the light emission control unit 121 causes the first LED elements 102a and 103a to emit light having a wavelength of 850 nm (step S601).
  • the signal receiving unit 122 receives the electrical signal output from the photodetector 104 (step S602).
  • the electric signal received here indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 850 nm emitted in step S601.
  • the light emission control unit 121 causes the second LED elements 102b and 103b to emit light having a wavelength of 760 nm (step S603).
  • the signal receiving unit 122 receives the electrical signal output from the photodetector 104 (step S604).
  • the electric signal received here indicates the intensity of the reflected light from the skull of the emission light having a wavelength of 760 nm emitted in step S603.
  • the signal output unit 126 outputs the electric signal (that is, the electric signal indicating the intensity of the reflected light from the skull) received in steps S602 and S604 to the smartphone 200 via the communication I / F 108 ( Step S605).
  • the signal receiving unit 232 receives the electrical signal output from the biological information measurement device 100A in step S605 via the communication I / F 224 (step S611).
  • step S612 the main control unit 231 determines whether or not a fixed amount of data has been acquired in step S611 (step S612).
  • step S612 If it is determined in step S612 that a predetermined amount of data has not been acquired (step S612: No), the main control unit 231 returns the process to step S611. That is, the control circuit 210 repeatedly receives the value of the electrical signal output from the biological information measurement device 100A by repeatedly executing step S611 until a predetermined amount of data is acquired.
  • step S612 when it is determined in step S612 that a predetermined amount of data has been acquired (step S612: Yes), the main control unit 120 proceeds with the process to step S613.
  • the biological information calculation unit 233 calculates pulse wave information in the cranial middle layer based on a certain amount of data (electrical signal received by the signal reception unit 232) acquired from the biological information measurement device 100A. Furthermore, the biological information calculation unit 233 calculates hemoglobin information in the cranial middle layer based on a certain amount of data (electrical signal received by the signal reception unit 232) acquired from the biological information measurement device 100A (step S614). .
  • the bleeding estimation unit 124 determines whether each of the pulse wave information calculated in step S613 and the hemoglobin information calculated in step S614 indicates a normal value or an abnormal value. (Step S615).
  • step S615 If it is determined in step S615 that both the pulse wave information and the hemoglobin information indicate normal values (step S615: Yes), the hemorrhage estimation unit 234 estimates that there is no hemorrhage in the skull (step S616). Then, the output unit 235 outputs the estimation result in step S616 (step S618), and the main control unit 231 ends the series of processing illustrated in FIG.
  • step S615 if it is determined in step S615 that one or both of the pulse wave information and the hemoglobin information indicate an abnormal value (step S615: No), the hemorrhage estimation unit 234 estimates that hemorrhage is present in the skull. (Step S617). Then, the output unit 235 outputs the estimation result in step S617 (step S618), and the main control unit 231 ends the series of processing illustrated in FIG.
  • the concentration of oxyhemoglobin and the intensity of the reflected light obtained when the emitted light is irradiated to the skull by the smartphone 200 and By calculating the pulse wave, it is possible to estimate whether or not hemorrhage has occurred in the skull (in the brain).
  • the housing 101 of the biological information measurement device 100A is at a specific position on the head surface of the living body (without the hair and under the frontal sinus of the skull
  • the smartphone 200 can estimate the intracranial (intracerebral) state only by attaching the head to a position where there is no cavity. Therefore, according to the biological information measurement system 20 according to the second embodiment, the intracranial state can be quickly grasped non-invasively and with a relatively simple configuration.
  • the biological information measuring apparatus 100A since the biological information measuring apparatus 100A measures the state of the cancellous layer of the skull, the state of the position closer to the head surface is measured. Therefore, the smartphone 200 can calculate pulse wave information and hemoglobin information with higher accuracy. Therefore, according to the biological information measurement system 20 according to the second embodiment, the intracranial (intrabrain) state can be estimated with higher accuracy.
  • the hemorrhage estimation unit 124 estimates the presence or absence of intracranial hemorrhage in two stages, but is not limited to this, and presumes the presence or absence of intracranial hemorrhage in three or more stages. You may For example, the hemorrhage estimation unit 124 may estimate three stages of “bleeding: none”, “bleeding: small”, and “bleeding: large” based on pulse wave information and hemoglobin information.
  • the biological information measurement devices 100 and 100A are configured by one case, but may be configured by a plurality of cases.
  • the biological information measuring apparatus 100, 100A is a first case attached to the head of a living body to measure pulse wave information and hemoglobin information, and pulse wave information and hemoglobin measured in the first case
  • the information processing apparatus may be configured to include a second housing that performs processing to estimate whether or not there is hemorrhage in the skull based on the information.
  • the first housing and the second housing may be connected to each other by wired communication, or may be connected to each other by wireless communication.
  • the biological information measuring device 100, 100A is mounted on the head of a living body and performs measurement of pulse wave information and hemoglobin information, and a skull based on the pulse wave information and hemoglobin information measured in the case.
  • You may be comprised by the combination with the other information processing apparatus (for example, a personal computer, a smart phone, a tablet terminal etc.) which performs the presumed process of whether there is bleeding inside.
  • the housing and the information processing apparatus may be connected to each other by wired communication, or may be connected to each other by wireless communication.
  • Reference Signs List 10 head 12 frontal sinus 20 biological information measurement system 100 100 A biological information measurement device 101 housing 101 A surface 102 first LED package (light emitting unit) 102a first LED element 102b second LED element 103 second LED package (light emitting part) 103a first LED element 103b second LED element 104 photodetector (light receiving portion) 105 switch 106 skin temperature sensor 107, 107X control circuit 108 communication I / F 112 Driver 113 Driver 114 ADC 115 battery 120 main control unit 121 light emission control unit 122 signal reception unit 123 biological information calculation unit 124 bleeding estimation unit 125 output unit 126 signal output unit 200 smartphone (information processing apparatus) 210 control circuit 211 CPU 212 memory 213 auxiliary storage device 221 touch panel 222 display 223 speaker 224 communication I / F 225 Battery 231 Main control unit 232 Signal reception unit 233 Biological information calculation unit 234 Bleeding estimation unit 235 Output unit

Abstract

生体情報測定装置は、生体の頭部表面に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、前記生体の頭蓋に向けて測定光を出射する発光部と、前記筐体に設けられ、前記発光部から出射された前記測定光の前記頭蓋からの反射光を受光し、当該反射光の受光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出部と、前記生体情報算出部によって算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定部とを備える。

Description

生体情報測定装置、情報処理装置、生体情報測定方法、およびプログラム
　本発明は、生体情報測定装置、情報処理装置、生体情報測定方法、およびプログラムに関する。
　従来、生体の頭蓋内（脳内）において、出血等の異常が生じた場合、腫れが生じ、頭蓋内圧が高まることが知られている。また、従来、このような頭蓋内圧を測定することができるようにした技術が考案されている。例えば、下記特許文献１には、患者の脳室内に脳室カテーテルの先端を挿し込み、頭蓋内圧を測定する技術が開示されている。
特開平１－１７５８３３号公報
　ところで、頭蓋内（脳内）の状態をより正確に計測するには、ＣＴ（Computed Tomography）やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）等の検査装置を用いることが好ましいが、このような検査装置は、極めて大型であり、病院等の特定の施設内でしか利用することができない。すなわち、このような検査装置は、屋外等において、緊急時に、頭蓋内の状態を迅速に計測することはできない。また、特許文献１の技術では、脳室内に脳室カテーテルを埋め込む必要があるため、頭蓋内圧の測定に手間、時間、およびコストがかかるうえ、生体に対して侵襲的である。このようなことから、非侵襲的に、且つ、比較的簡易な構成で、頭蓋内の状態を迅速に把握することが可能な生体情報測定装置が求められている。
　一実施形態の生体情報測定装置は、生体の頭部表面に装着される筐体と、前記筐体に設けられ、前記生体の頭蓋に向けて測定光を出射する発光部と、前記筐体に設けられ、前記発光部から出射された前記測定光の前記頭蓋からの反射光を受光し、当該反射光の受光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出部と、前記生体情報算出部によって算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定部とを備える。
　一実施形態によれば、非侵襲的に、且つ、比較的簡易な構成で、頭蓋内の状態を迅速に把握することが可能な生体情報測定装置を提供することができる。
第１実施形態に係る生体情報測定装置の外観斜視図である。 第１実施形態に係る生体情報測定装置の頭部表面への装着例を示す図である。 第１実施形態に係る生体情報測定装置の装置構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る生体情報測定装置が備える制御回路の機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る生体情報測定装置が備える制御回路による処理の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置による脈波情報の測定結果の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置による脈波情報の測定結果の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置によるヘモグロビン情報の測定結果の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置によるヘモグロビン情報の測定結果の一例を示すグラフである。 第２実施形態に係る生体情報測定システムのシステム構成を示す図である。 第２実施形態に係る生体情報測定装置およびスマートフォンの装置構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る生体情報測定装置およびスマートフォンの機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る生体情報測定装置およびスマートフォンによる処理の手順を示すシーケンス図である。
　〔第１実施形態〕
　以下、図面を参照して、第１実施形態について説明する。
　（生体情報測定装置１００の概要）
　図１は、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００の外観斜視図である。図１では、便宜上、生体情報測定装置１００の厚さ方向をＺ軸方向と、生体情報測定装置１００の横幅方向をＸ軸方向とし、生体情報測定装置１００の縦幅方向をＹ軸方向としている。
　図１に示す生体情報測定装置１００は、生体の頭部表面に装着されることにより、生体の頭蓋中間層（海綿層）における脈拍およびヘモグロビンの濃度を測定し、当該測定結果に基づいて、頭蓋内における出血が生じているか否かを推定することが可能な装置である。
　生体の頭蓋における皮下下頭蓋表面近傍には、静脈が存在する。頭蓋表面の静脈と頭蓋中間の海綿層には、脳脊髄液が含まれている。また、海綿層は、頭蓋内の大脳と、静脈によってつながっている。このため、大脳内において出血が生じると、静脈を介して、海綿層の脳脊髄液内に血液が流れ込む。これにより、海綿層の脳脊髄液内において、オキシヘモグロビンの濃度が変化し、海綿層の脳脊髄液内における発光光の吸光度が変化することとなる。また、大脳は、頭蓋内において、動脈圧の変動に伴って拍動する。このため、脳内出血等により頭蓋内圧が高まると、大脳の拍動が変化し、これに伴って、海綿層の周辺の血管における脈波にも、振幅が増加または減少する等の変化が生じることとなる。
　そこで、本実施形態の生体情報測定装置１００は、頭蓋に発光光を照射し、その反射光の強度に基づいて、オキシヘモグロビンの濃度および脈波を測定することにより、頭蓋内の状態を推定する。特に、本実施形態の生体情報測定装置１００は、生体の頭部表面における特定の位置（毛髪が無く、且つ、直下に頭蓋の前頭洞（空洞部）が無い位置）に装着するだけで、頭蓋内（脳内）の状態を推定することができる。このため、本実施形態の生体情報測定装置１００によれば、非侵襲的に、且つ、比較的簡易な構成で、頭蓋内の状態を迅速に把握することができる。
　（生体情報測定装置１００の構成）
　図１に示すように、生体情報測定装置１００は、筐体１０１を備えている。筐体１０１は、概ね直方体形状（但し、これに限らない）を有する箱状の部材である。筐体１０１には、例えば、樹脂等の比較的硬質な素材が用いられる。筐体１０１の内部においては、第１のＬＥＤ（Light Emitting Diode）パッケージ１０２、第２のＬＥＤパッケージ１０３、およびフォトディテクタ１０４が、基板上に実装されている。
　第１のＬＥＤパッケージ１０２および第２のＬＥＤパッケージ１０３は、「発光部」の一例である。第１のＬＥＤパッケージ１０２は、第１のＬＥＤ素子１０２ａおよび第２のＬＥＤ素子１０２ｂを有する。第２のＬＥＤパッケージ１０３は、第１のＬＥＤ素子１０３ａおよび第２のＬＥＤ素子１０３ｂを有する。以下、第１のＬＥＤパッケージ１０２が有する第１のＬＥＤ素子１０２ａと、第２のＬＥＤパッケージ１０３が有する第１のＬＥＤ素子１０３ａとを、まとめて第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａと示す。また、第１のＬＥＤパッケージ１０２が有する第２のＬＥＤ素子１０２ｂと、第２のＬＥＤパッケージ１０３が有する第２のＬＥＤ素子１０３ｂとを、まとめて第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂと示す。
　筐体１０１の表面１０１Ａは、生体情報測定装置１００が生体の頭部表面に装着されたときに、当該頭部表面と接触する面である。筐体１０１の表面１０１Ａには、上記各ＬＥＤ素子およびフォトディテクタ１０４のそれぞれに対応する位置に、開口が形成されている。また、筐体１０１の側面には、スイッチ１０５が設けられている。
　第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａは、第１の波長の発光光（「測定光」の一例）を頭蓋内に向けて出射する。第１の波長の発光光は、生体を透過し易く、且つ、オキシヘモグロビン（酸素化ヘモグロビン）に対する一定の吸光度を有する近赤外光である。本実施形態では、第１の波長の発光光として、波長が８５０ｎｍである発光光を用いているが、これに限らない。第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａから出射された第１の波長の発光光は、筐体１０１の表面１０１Ａに形成された開口内を通過して、生体の表面に照射される。そして、第１の波長の発光光は、生体の表面を透過して、頭蓋（海綿層）において反射する。このとき、当該発光光の一部は、オキシヘモグロビンによって吸収されるため、第１の波長の発光光の反射光の強度は、オキシヘモグロビンの濃度に応じたものとなる。
　第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂは、第２の波長の発光光（「測定光」の一例）を頭蓋内に向けて出射する。第２の波長の発光光は、生体を透過し易く、且つ、デオキシヘモグロビン（脱酸素化ヘモグロビン）に対する一定の吸光度を有する近赤外光である。本実施形態では、第２の波長の発光光として、波長が７６０ｎｍである発光光を用いているが、これに限らない。第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂから出射された第２の波長の発光光は、筐体１０１の表面１０１Ａに形成された開口内を通過して、生体の表面に照射される。そして、第２の波長の発光光は、生体の表面を透過して、頭蓋（海綿層）において反射する。このとき、当該発光光の一部は、デオキシヘモグロビンによって吸収されるため、第２の波長の発光光の反射光の強度は、デオキシヘモグロビンの濃度に応じたものとなる。なお、図１に示す例では、生体情報測定装置１００には、２つの波長の発光光を出射可能なＬＥＤパッケージが設けられているが、これに限らず、生体情報測定装置１００に対し、１つまたは３つ以上の波長の発光光を出射可能なＬＥＤパッケージを設けるようにしてもよい。
　フォトディテクタ１０４は、「受光部」の一例である。第１の波長の発光光および第２の波長の発光光の、頭蓋（海綿層）からの反射光は、筐体１０１の表面１０１Ａに形成された開口内を通過して、フォトディテクタ１０４に入射される。フォトディテクタ１０４は、頭蓋（海綿層）からの反射光を受光し、当該反射光の強度に応じた電気信号を出力する。フォトディテクタ１０４から出力された電気信号は、ＡＤＣ１１４（図２参照）を介して、制御回路１０７（図２参照）へ供給され、当該制御回路１０７によって、頭蓋内における出血が生じているか否かを推定するために用いられる。
　スイッチ１０５は、ユーザが指で押下することにより、オフ状態からオン状態に切り替えられる。スイッチ１０５のオン状態およびオフ状態は、制御回路１０７によって検知される。例えば、制御回路１０７は、スイッチ１０５がオン状態に切り替えられたことを検知すると、生体情報の測定処理を開始する。なお、スイッチ１０５は、筐体１０１の表面１０１Ａに設けられてもよい。この場合、筐体１０１を生体の頭部表面に装着すれば、生体の表面によってスイッチ１０５が自動的に押下されるため、スイッチ１０５を指で押下するといった作業が不要となる。
　（生体情報測定装置１００の装着例）
　図２は、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００の頭部表面への装着例を示す図である。生体情報測定装置１００は、生体の頭部表面において、毛髪が無く、且つ、直下に頭蓋の空洞部が無い部分に装着される。例えば、図２に示すように、生体の頭部１０の頭蓋において、眉毛の周辺（額部の一部）には、前頭洞１２が存在する。前頭洞１２は、空洞であるため、前頭洞１２の表面側の位置に生体情報測定装置１００を装着した場合、生体情報を高精度に測定することができなくなる虞がある。そこで、図２に示すように、生体情報測定装置１００を頭部１０の額部に装着する場合には、前頭洞１２よりも上方の位置に、生体情報測定装置１００を装着する。このとき、筐体１０１の表面１０１Ａが、頭部表面と接触するように、生体情報測定装置１００を装着する。これにより、第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａから出射された第１の波長の発光光、および、第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂから出射された第２の波長の発光光を、頭蓋に照射することができる。また、頭蓋（海綿層）からの反射光を、フォトディテクタ１０４によって受光することができる。なお、生体情報測定装置１００は、頭蓋（海綿層）の状態を測定するために、生体の皮膚表面から４～６ｍｍの深さの位置を計測できるように、各発光光の出力強度が調整されるとよい。
　（生体情報測定装置１００の装置構成）
　図３は、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００の装置構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、生体情報測定装置１００は、図１に示した第１のＬＥＤパッケージ１０２、第２のＬＥＤパッケージ１０３、フォトディテクタ１０４、およびスイッチ１０５に加え、筐体１０１の内部に、肌温度センサ１０６、制御回路１０７、および通信Ｉ／Ｆ（Inter face）１０８、ドライバ１１２、ドライバ１１３、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１１４、およびバッテリ１１５を備えている。
　肌温度センサ１０６は、生体情報測定装置１００による測定位置における肌温度を検出し、当該肌温度を示す電気信号を、肌温度検出信号として出力する。肌温度センサ１０６から出力された肌温度検出信号は、制御回路１０７へ供給される。例えば、肌温度検出信号は、制御回路１０７により、生体の肌温度を把握したり、生体の肌温度によって測定結果を補正したりするために利用することが可能である。
　制御回路１０７は、生体情報測定装置１００の全体を制御する電子回路である。例えば、制御回路１０７は、第１のＬＥＤパッケージ１０２向けの駆動信号を、ドライバ１１２へ出力することにより、第１のＬＥＤ素子１０２ａおよび第２のＬＥＤ素子１０２ｂの発光を制御する。また、例えば、制御回路１０７は、第２のＬＥＤパッケージ１０３向けの駆動信号を、ドライバ１１３へ出力することにより、第１のＬＥＤ素子１０３ａおよび第２のＬＥＤ素子１０３ｂの発光を制御する。また、例えば、制御回路１０７は、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を、ＡＤＣ１１４を介して取得する。そして、制御回路１０７は、当該電気信号に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出し、これらの情報に基づいて、頭蓋内における出血が生じているか否かを推定する。制御回路１０７としては、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）を用いることができる。なお、制御回路１０７の機能の詳細については、図４を用いて後述する。
　通信Ｉ／Ｆ１０８は、外部機器との通信を制御する。通信Ｉ／Ｆ１０８は、例えば、外部機器に対して通信接続を行い、当該外部機器に対して各種データ（例えば、頭蓋内における出血が生じているか否かの推定結果を示すデータ）の送受信を行う。外部機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等の情報処理装置が用いられる。通信Ｉ／Ｆ１０８には、無線通信方式および有線通信方式の少なくともいずれか一方が用いられる。無線通信方式としては、例えば、Bluetooth（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信等が用いられる。また、有線通信方式としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等が用いられる。
　ドライバ１１２は、制御回路１０７から出力された駆動信号に応じて、第１のＬＥＤパッケージ１０２を駆動する。ドライバ１１３は、制御回路１０７から出力された駆動信号に応じて、第２のＬＥＤパッケージ１０３を駆動する。ＡＤＣ１１４は、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号をアナログ－デジタル変換して、制御回路１０７へ出力する。バッテリ１１５は、生体情報測定装置１００の各部に対して電力を供給する。バッテリ１１５としては、例えば、各種一次電池（例えば、酸化銀電池、マンガン電池、アルカリ電池、リチウム電池等）または各種二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等）を用いることができる。
　（制御回路１０７の機能構成）
　図４は、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００が備える制御回路１０７の機能構成を示すブロック図である。
　図４に示すように、制御回路１０７は、その機能として、主制御部１２０、発光制御部１２１、信号受信部１２２、生体情報算出部１２３、出血推定部１２４、および出力部１２５を備える。
　主制御部１２０は、制御回路１０７による処理全体（例えば、処理の開始、終了、繰り返し等）を制御する。
　発光制御部１２１は、第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａおよび第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂの発光を制御する。具体的には、発光制御部１２１は、オキシヘモグロビンの濃度を計測するタイミングで、駆動信号をドライバ１１２，１１３へ出力することにより、第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａに、波長が８５０ｎｍである発光光を出射させる。また、発光制御部１２１は、デオキシヘモグロビンの濃度を計測するタイミングで、駆動信号をドライバ１１２，１１３へ出力することにより、第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂに、波長が７６０ｎｍである発光光を出射させる。
　信号受信部１２２は、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を、ＡＤＣ１１４を介して受信する。フォトディテクタ１０４から出力される電気信号は、波長が８５０ｎｍである発光光および波長が７６０ｎｍである発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。波長が８５０ｎｍである発光光は、オキシヘモグロビンに対して一定の吸光度を有するものである。したがって、波長が８５０ｎｍである発光光の反射光は、オキシヘモグロビンの濃度を特定可能なものである。波長が７６０ｎｍである発光光は、デオキシヘモグロビンに対して一定の吸光度を有するものである。したがって、波長が７６０ｎｍである発光光の反射光は、デオキシヘモグロビンの濃度を特定可能なものである。
　生体情報算出部１２３は、信号受信部１２２によって受信された電気信号に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する。例えば、生体情報算出部１２３は、脈波情報として、脈波（容積脈波）の変化を時系列に示す波形データを算出する。フォトディテクタ１０４による受光量の変化は、血管の容積変化に応じて生じる。このため、生体情報算出部１２３は、フォトディテクタ１０４による受光量の変化に基づいて、脈波（容積脈波）の変化を時系列に示す波形データを算出することができる。また、例えば、生体情報算出部１２３は、ヘモグロビン情報として、オキシヘモグロビンの濃度と、デオキシヘモグロビンの濃度と、ヘモグロビンの総量（オキシヘモグロビンの量とデオキシヘモグロビンの量との合計量）とのそれぞれについて、変化を時系列に示す波形データを算出する。フォトディテクタ１０４による受光量の変化は、血流内のヘモグロビンの濃度変化に応じて生じる。このため、生体情報算出部１２３は、フォトディテクタ１０４による受光量の変化に基づいて、オキシヘモグロビンの濃度、デオキシヘモグロビンの濃度、およびヘモグロビンの総量のそれぞれについて、変化を時系列に示す波形データを算出することができる。
　出血推定部１２４は、生体情報算出部１２３によって算出された脈波情報およびヘモグロビン情報に基づいて、頭蓋内に出血があるか否かを推定する。例えば、出血推定部１２４は、生体情報算出部１２３によって算出された脈波情報によって特定される脈波の振幅が、所定の基準値よりも、所定の割合（例えば、５０％）以上増加または減少した場合、頭蓋内に出血があると推定する。また、例えば、出血推定部１２４は、生体情報算出部１２３によって算出されたヘモグロビン情報によって特定されるオキシヘモグロビンの濃度が、所定の基準値よりも、所定の割合（例えば、５０％）以上増加した場合、頭蓋内に出血があると推定する。なお、上記所定の基準値としては、例えば、不特定多数の被験者の健常時の値の平均値や、被験者個人の健常時の値等を用いることができる。なお、脈波情報およびヘモグロビン情報に基づく出血の有無の推定方法は、上記したものに限らない。例えば、出血推定部１２４は、脈波情報に基づいて血圧値を推定し、当該血圧値が、所定の基準値よりも、所定の割合以上増加または減少した場合、頭蓋内に出血があると推定するようにしてもよい。また、例えば、出血推定部１２４は、オキシヘモグロビンの濃度と、デオキシヘモグロビンの濃度との比率に基づいて、頭蓋内に出血があるか否かを推定するようにしてもよい。
　出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果を出力する。例えば、出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果を、ディスプレイに表示させるようにしてもよい。この場合、例えば、ディスプレイは、外部機器（例えば、携帯端末）に設けられたものであってもよく、生体情報測定装置１００に設けられたものであってもよい。また、例えば、出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果を、外部機器（例えば、携帯端末）に送信するようにしてもよい。また、例えば、出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果を、生体情報測定装置１００に設けられた通知ランプを発光させることにより、光出力するようにしてもよい。この場合、例えば、推定結果を直感的に把握することができるように、推定結果に応じて、発光色または発光パターンを異ならせるようにするとよい。例えば、出力部１２５は、頭蓋内に出血があると推定された場合には、通知ランプを赤色に発光させ、頭蓋内に出血がないと推定された場合には、通知ランプを緑色に発光させるようにしてもよい。また、例えば、出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果を、生体情報測定装置１００に設けられたスピーカから、音出力するようにしてもよい。この場合、例えば、推定結果を直感的に把握することができるように、推定結果に応じて、出力音を異ならせるようにするとよい。なお、出力部１２５は、出血推定部１２４による推定結果に加えて、各種測定値（例えば、脈拍数、血圧値、ヘモグロビンの濃度等）を出力するようにしてもよい。また、出力部１２５は、頭蓋内に出血があるか否かの推定結果を、頭蓋内圧に異常があるか否かの推定結果に変換して、当該変換後の推定結果を出力するようにしてもよい。
　上記した制御回路１０７の各機能は、例えば、制御回路１０７において、メモリ１０７Ｂ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）に記憶されているプログラムを、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０７Ａが実行することによって実現される。
　（制御回路１０７による処理の手順）
　図５は、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００が備える制御回路１０７による処理の手順を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば、生体情報測定装置１００が生体の頭部表面に装着された状態で、スイッチ１０５がオン状態に切り替えられると、制御回路１０７が備える主制御部１２０の制御によって開始される。
　まず、発光制御部１２１が、第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａに、波長が８５０ｎｍである発光光を出射させる（ステップＳ５０１）。次に、信号受信部１２２が、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を受信する（ステップＳ５０２）。ここで受信される電気信号は、ステップＳ５０１で出射された波長が８５０ｎｍの発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。信号受信部１２２は、ステップＳ５０２で受信された電気信号の値を、制御回路１０７が備えるメモリ１０７Ｂに時系列に記憶させる（ステップＳ５０３）。
　次に、発光制御部１２１が、第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂに、波長が７６０ｎｍである発光光を出射させる（ステップＳ５０４）。次に、信号受信部１２２が、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を受信する（ステップＳ５０５）。ここで受信される電気信号は、ステップＳ５０４で出射された波長が７６０ｎｍの発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。信号受信部１２２は、ステップＳ５０５で受信された電気信号の値を、制御回路１０７が備えるメモリ１０７Ｂに時系列に記憶させる（ステップＳ５０６）。
　次に、主制御部１２０が、ステップＳ５０１～ステップＳ５０６により、一定量のデータが取得されたか否かを判断する（ステップＳ５０７）。
　ステップＳ５０７において、一定量のデータが取得されていないと判断された場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、主制御部１２０は、ステップＳ５０１へ処理を戻す。すなわち、制御回路１０７は、一定量のデータが取得されるまで、ステップＳ５０１～ステップＳ５０６を繰り返し実行することにより、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号の値を、順次メモリ１０７Ｂに記憶させてゆく。なお、ステップＳ５０１からステップＳ５０６までの間に行われる、１回の発光サイクルは、例えば、２～１０ミリ秒程度である。この発光サイクルは、順に、波長が８５０ｎｍである発光光の出射期間、休止期間、波長が７６０ｎｍである発光光の出射期間、休止期間を含むものである。
　一方、ステップＳ５０７において、一定量のデータが取得されたと判断された場合（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、主制御部１２０は、ステップＳ５０８へ処理を進める。
　ステップＳ５０８では、生体情報算出部１２３が、メモリ１０７Ｂに記憶された一定量のデータ（信号受信部１２２によって受信された電気信号）に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報を算出する。さらに、生体情報算出部１２３は、メモリ１０７Ｂに記憶された一定量のデータ（信号受信部１２２によって受信された電気信号）に基づいて、頭蓋中間層におけるヘモグロビン情報を算出する（ステップＳ５０９）。
　その後、出血推定部１２４が、ステップＳ５０８で算出された脈波情報、および、ステップＳ５０９で算出されたヘモグロビン情報のそれぞれについて、正常値を示すものであるか異常値を示すものであるかを判断する（ステップＳ５１０）。
　ステップＳ５１０において、脈波情報およびヘモグロビン情報の双方とも正常値を示すものであると判断された場合（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、出血推定部１２４は、頭蓋内に出血がないと推定する（ステップＳ５１１）。そして、出力部１２５が、ステップＳ５１１における推定結果を出力し（ステップＳ５１３）、主制御部１２０が、図５に示す一連の処理を終了させる。
　一方、ステップＳ５１０において、脈波情報およびヘモグロビン情報の一方または双方が異常値を示すものであると判断された場合（ステップＳ５１０：Ｎｏ）、出血推定部１２４は、頭蓋内に出血があると推定する（ステップＳ５１２）。そして、出力部１２５が、ステップＳ５１２における推定結果を出力し（ステップＳ５１３）、主制御部１２０が、図５に示す一連の処理を終了させる。
　（生体情報測定装置１００による脈波情報の測定結果の一例）
　図６Ａおよび図６Ｂは、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００による脈波情報の測定結果の一例を示すグラフである。図６Ａおよび図６Ｂに示すグラフにおいて、縦軸は、脈波（容積脈波）の振幅を示し、横軸は、時間を示す。また、図６Ａおよび図６Ｂに示すグラフにおいて、実線によって示される波形データは、正常時（頭蓋内に出血がないとき）の脈波（容積脈波）の変化を時系列に示すものである。一方、図６Ａおよび図６Ｂに示すグラフにおいて、点線によって示される波形データは、異常時（頭蓋内に出血があるとき）の脈波（容積脈波）の変化を時系列に示すものである。
　図６Ａに示す例では、異常時の脈波の振幅が、正常時の脈波の振幅よりも５０％以上増加したものとなっている。この場合、生体情報測定装置１００（出血推定部１２４）は、頭蓋内（脳内）に出血があると推定する。一方、図６Ｂに示す例では、異常時の脈波の振幅が、正常時の脈波の振幅よりも５０％以上減少したものとなっている。この場合も、生体情報測定装置１００（出血推定部１２４）は、頭蓋内（脳内）に出血があると推定する。
　（生体情報測定装置１００によるヘモグロビン情報の測定結果の一例）
　図７Ａおよび図７Ｂは、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によるヘモグロビン情報の測定結果の一例を示すグラフである。図７Ａおよび図７Ｂに示すグラフにおいて、縦軸は、ヘモグロビン濃度を示し、横軸は、時間を示す。図７Ａに示すグラフは、正常時（頭蓋内に出血がないとき）のヘモグロビン濃度の変化を時系列に示すものである。一方、図７Ｂに示すグラフは、異常時（頭蓋内に出血があるとき）のヘモグロビン濃度の変化を時系列に示すものである。また、図７Ａおよび図７Ｂに示すグラフにおいて、一点鎖線によって示される波形データは、オキシヘモグロビン（ｏｘｙＨｂ）の濃度の変化を時系列に示すものである。また、図７Ａおよび図７Ｂに示すグラフにおいて、点線によって示される波形データは、デオキシヘモグロビン（ｄｅｏｘｙＨｂ）の濃度の変化を時系列に示すものである。また、図７Ａおよび図７Ｂに示すグラフにおいて、実線によって示される波形データは、ヘモグロビンの総量（ΔＨｂ）を時系列に示すものである。図７Ｂに示す例では、オキシヘモグロビンの濃度が、図７Ａに示す正常時のオキシヘモグロビンの濃度よりも５０％以上増加したものとなっている。この場合、生体情報測定装置１００（出血推定部１２４）は、頭蓋内（脳内）に出血があると推定する。
　以上説明したように、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によれば、頭蓋に発光光を照射し、その反射光の強度に基づいて、オキシヘモグロビンの濃度および脈波を測定することにより、頭蓋内（脳内）に出血が生じているか否かを推定することができる。
　特に、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によれば、筐体１０１を生体の頭部表面における特定の位置（毛髪が無く、且つ、直下に頭蓋の前頭洞（空洞部）が無い位置）に装着するだけで、頭蓋内（脳内）の状態を推定することができる。このため、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によれば、非侵襲的に、且つ、比較的簡易な構成で、頭蓋内の状態を迅速に把握することができる。
　また、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によれば、頭蓋の海綿層の状態を測定するようにしているため、頭部表面により近い位置の状態を測定することができ、よって、脈波情報およびヘモグロビン情報を、より高精度に算出することができる。したがって、第１実施形態に係る生体情報測定装置１００によれば、頭蓋内（脳内）の状態を、より高精度に推定することができる。
　〔第２実施形態〕
　以下、図面を参照して、第２実施形態について説明する。
　（生体情報測定システム２０のシステム構成）
　図８は、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０のシステム構成を示す図である。図８に示す生体情報測定システム２０は、生体情報測定装置１００Ａおよびスマートフォン２００を備えて構成されている。生体情報測定装置１００Ａは、生体の頭部表面に装着され、生体の頭蓋に発光光を照射し、その反射光の強度を測定する装置である。スマートフォン２００は、「情報処理装置」の一例である。スマートフォン２００は、生体情報測定装置１００Ａによる測定結果（生体の頭蓋からの反射光の強度）に基づいて、生体の頭蓋中間層（海綿層）における脈拍およびヘモグロビンの濃度を算出し、当該算出結果に基づいて、頭蓋内における出血が生じているか否かを推定することが可能な装置である。なお、「情報処理装置」は、スマートフォンに限らず、その他の情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット端末等）であってもよい。
　（生体情報測定装置１００Ａおよびスマートフォン２００の装置構成）
　図９は、第２実施形態に係る生体情報測定装置１００Ａおよびスマートフォン２００の装置構成を示すブロック図である。
　図９に示すように、生体情報測定装置１００Ａは、制御回路１０７の代わりに制御回路１０７Ｘを備える点で、第１実施形態の生体情報測定装置１００と異なる。その他の点は、第１実施形態の生体情報測定装置１００と同様であるため、説明を省略する。
　制御回路１０７Ｘは、生体情報測定装置１００の全体を制御する電子回路である。例えば、制御回路１０７Ｘは、第１のＬＥＤパッケージ１０２向けの駆動信号を、ドライバ１１２へ出力することにより、第１のＬＥＤパッケージ１０２が備える第１のＬＥＤ素子１０２ａおよび第２のＬＥＤ素子１０２ｂの発光を制御する。また、例えば、制御回路１０７Ｘは、第２のＬＥＤパッケージ１０３向けの駆動信号を、ドライバ１１３へ出力することにより、第２のＬＥＤパッケージ１０３が備える第１のＬＥＤ素子１０３ａおよび第２のＬＥＤ素子１０３ｂの発光を制御する。また、例えば、制御回路１０７Ｘは、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を、ＡＤＣ１１４を介して取得する。そして、制御回路１０７Ｘは、当該電気信号を、通信Ｉ／Ｆ１０８を介して、スマートフォン２００へ送信する。制御回路１０７Ｘとしては、例えば、ＩＣを用いることができる。なお、制御回路１０７Ｘの機能の詳細については、図１０を用いて後述する。
　一方、図９に示すように、スマートフォン２００は、制御回路２１０、タッチパネル２２１、ディスプレイ２２２、スピーカ２２３、通信Ｉ／Ｆ２２４、およびバッテリ２２５を備えて構成されている。
　制御回路２１０は、スマートフォン２００の全体を制御する電子回路である。例えば、制御回路２１０は、生体情報測定装置１００Ａから出力された電気信号を、通信Ｉ／Ｆ２２４を介して取得する。そして、制御回路２１０は、当該電気信号に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出し、これらの情報に基づいて、頭蓋内における出血が生じているか否かを推定する。制御回路２１０は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、および補助記憶装置２１３を有する。ＣＰＵ２１１は、メモリ２１２または補助記憶装置２１３に記憶されている各種プログラムを実行する。メモリ２１２は、ＣＰＵ２１１により実行される各種プログラム、ＣＰＵ２１１が各種プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。また、メモリ２１２は、ＣＰＵ２１１が各種プログラムを実行する際に利用する作業領域として機能する。メモリ２１２としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が用いられる。補助記憶装置２１３は、ＣＰＵ２１１により実行される各種プログラム、ＣＰＵ２１１が各種プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。補助記憶装置２１３としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等が用いられる。なお、制御回路２１０の機能の詳細については、図１０を用いて後述する。
　タッチパネル２２１は、操作面を有し、当該操作面に対する接触操作がなされることにより、各種操作入力を受け付ける入力装置である。タッチパネル２２１として、例えば、投影型静電容量方式、表面型静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線走査方式、超音波表面弾性波方式等のタッチパネルを用いることができる。
　ディスプレイ２２２は、各種情報を表示する表示装置である。例えば、ディスプレイ２２２は、頭蓋内における出血が生じているか否かの推定結果を表示する。また、例えば、ディスプレイ２２２は、頭蓋中間層における脈波情報およびヘモグロビン情報の算出結果（例えば、図６および図７に例示するグラフ）を表示する。
　スピーカ２２３は、各種音声を出力する音声出力装置である。例えば、スピーカ２２３は、頭蓋内における出血が生じているか否かの推定結果を音出力する。
　通信Ｉ／Ｆ２２４は、生体情報測定装置１００Ａとの通信を制御する。通信Ｉ／Ｆ２２４は、例えば、生体情報測定装置１００Ａに対して通信接続を行い、当該生体情報測定装置１００Ａから、各種データ（例えば、頭蓋からの反射光の強度を示す電気信号）を受信する。通信Ｉ／Ｆ２２４には、無線通信方式および有線通信方式の少なくともいずれか一方が用いられる。無線通信方式としては、例えば、Bluetooth、Ｗｉ－Ｆｉ、赤外線通信等が用いられる。また、有線通信方式としては、例えば、ＵＳＢ等が用いられる。
　バッテリ２２５は、スマートフォン２００の各部に対して電力を供給する。バッテリ２２５としては、例えば、各種二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等）を用いることができる。
　（制御回路１０７Ｘおよび制御回路２１０の機能構成）
　図１０は、第２実施形態に係る生体情報測定装置１００Ａ（制御回路１０７Ｘ）およびスマートフォン２００（制御回路２１０）の機能構成を示すブロック図である。図１０に示すように、生体情報測定装置１００Ａが備える制御回路１０７Ｘは、生体情報算出部１２３、出血推定部１２４、および出力部１２５を有しない点、ならびに、信号出力部１２６を備える点で、第１実施形態の生体情報測定装置１００が備える制御回路１０７と異なる。
　信号出力部１２６は、信号受信部１２２によって受信された電気信号（すなわち、頭蓋からの反射光の強度を示す電気信号）を、通信Ｉ／Ｆ１０８を介して、スマートフォン２００へ送信する。
　一方、スマートフォン２００が備える制御回路２１０は、その機能として、主制御部２３１、信号受信部２３２、生体情報算出部２３３、出血推定部２３４、および出力部２３５を備える。
　主制御部２３１は、制御回路２１０による処理全体（例えば、処理の開始、終了、繰り返し等）を制御する。
　信号受信部２３２は、生体情報測定装置１００Ａから出力された電気信号を、通信Ｉ／Ｆ２２４を介して受信する。生体情報測定装置１００Ａから出力される電気信号は、波長が８５０ｎｍである発光光および波長が７６０ｎｍである発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。波長が８５０ｎｍである発光光は、オキシヘモグロビンに対して一定の吸光度を有するものである。したがって、波長が８５０ｎｍである発光光の反射光は、オキシヘモグロビンの濃度を特定可能なものである。波長が７６０ｎｍである発光光は、デオキシヘモグロビンに対して一定の吸光度を有するものである。したがって、波長が７６０ｎｍである発光光の反射光は、デオキシヘモグロビンの濃度を特定可能なものである。
　生体情報算出部２３３は、信号受信部２３２によって受信された電気信号に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する。例えば、生体情報算出部２３３は、脈波情報として、脈波（容積脈波）の変化を時系列に示す波形データを算出する。生体情報測定装置１００Ａから出力される電気信号の値の変化は、血管の容積変化に応じて生じる。このため、生体情報算出部２３３は、生体情報測定装置１００Ａから出力される電気信号の値の変化に基づいて、脈波（容積脈波）の変化を時系列に示す波形データを算出することができる。また、例えば、生体情報算出部２３３は、ヘモグロビン情報として、オキシヘモグロビンの濃度と、デオキシヘモグロビンの濃度と、ヘモグロビンの総量（オキシヘモグロビンの量とデオキシヘモグロビンの量との合計量）とのそれぞれについて、変化を時系列に示す波形データを算出する。生体情報測定装置１００Ａから出力される電気信号の値の変化は、血流内のヘモグロビンの濃度変化に応じて生じる。このため、生体情報算出部２３３は、生体情報測定装置１００Ａから出力される電気信号の値の変化に基づいて、オキシヘモグロビンの濃度、デオキシヘモグロビンの濃度、およびヘモグロビンの総量のそれぞれについて、変化を時系列に示す波形データを算出することができる。
　出血推定部２３４は、生体情報算出部２３３によって算出された脈波情報およびヘモグロビン情報に基づいて、頭蓋内に出血があるか否かを推定する。例えば、出血推定部２３４は、生体情報算出部２３３によって算出された脈波情報によって特定される脈波の振幅が、所定の基準値よりも、所定の割合（例えば、５０％）以上増加または減少した場合、頭蓋内に出血があると推定する。また、例えば、出血推定部２３４は、生体情報算出部２３３によって算出されたヘモグロビン情報によって特定されるオキシヘモグロビンの濃度が、所定の基準値よりも、所定の割合（例えば、５０％）以上増加した場合、頭蓋内に出血があると推定する。
　出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果を出力する。例えば、出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果を、スマートフォン２００が備えるディスプレイ２２２に表示させる。
　例えば、出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果を、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に、テキスト表示するようにしてもよい。例えば、出力部２３５は、頭蓋内に出血があると推定された場合には、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に「頭蓋内に出血があります」と表示し、頭蓋内に出血がないと推定された場合には、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に「頭蓋内に出血がありません」と表示するようにしてもよい。
　また、例えば、出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果を、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に、色画像を表示するようにしてもよい。例えば、出力部２３５は、頭蓋内に出血があると推定された場合には、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に赤色画像を表示し、頭蓋内に出血がないと推定された場合には、ディスプレイ２２２に表示された表示画面上に緑色画像を表示するようにしてもよい。
　また、例えば、出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果を、スマートフォン２００が備えるスピーカから、音出力するようにしてもよい。この場合、例えば、推定結果を直感的に把握することができるように、推定結果に応じて、出力音を異ならせるようにするとよい。
　なお、出力部２３５は、出血推定部２３４による推定結果に加えて、各種測定値（例えば、脈拍数、血圧値、ヘモグロビンの濃度等）を出力するようにしてもよい。また、出力部２３５は、頭蓋内に出血があるか否かの推定結果を、頭蓋内圧に異常があるか否かの推定結果に変換して、当該変換後の推定結果を出力するようにしてもよい。
　上記した制御回路２１０の各機能は、例えば、制御回路２１０において、メモリ２１２または補助記憶装置２１３に記憶されているプログラムを、ＣＰＵ２１１（コンピュータ）が実行することによって実現される。このプログラムは、スマートフォン２００に導入された状態で、スマートフォン２００とともに提供されてもよく、スマートフォン２００とは別に外部から提供されて、スマートフォン２００に導入されるようにしてもよい。後者の場合、これらのプログラムは、外部記憶媒体（例えば、ＵＳＢメモリ、メモリカード、ＣＤ－ＲＯＭ等）によって操作対象機器に提供されてもよく、ネットワーク（例えば、インターネット等）上のサーバからダウンロードすることによって、スマートフォン２００に提供されるようにしてもよい。
　（生体情報測定装置１００Ａおよびスマートフォン２００による処理の手順）
　図１１は、第２実施形態に係る生体情報測定装置１００Ａ（制御回路１０７Ｘ）およびスマートフォン２００（制御回路２１０）による処理の手順を示すシーケンス図である。図１１に示す処理は、例えば、生体情報測定装置１００Ａが生体の頭部表面に装着された状態、且つ、生体情報測定装置１００Ａとスマートフォン２００とが通信接続された状態で、生体情報測定装置１００Ａのスイッチ１０５がオン状態に切り替えられると、生体情報測定装置１００Ａ（制御回路１０７Ｘ）が備える主制御部１２０の制御によって開始される。
　まず、生体情報測定装置１００Ａにおいて、発光制御部１２１が、第１のＬＥＤ素子１０２ａ，１０３ａに、波長が８５０ｎｍである発光光を出射させる（ステップＳ６０１）。次に、信号受信部１２２が、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を受信する（ステップＳ６０２）。ここで受信される電気信号は、ステップＳ６０１で出射された波長が８５０ｎｍの発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。
　次に、発光制御部１２１が、第２のＬＥＤ素子１０２ｂ，１０３ｂに、波長が７６０ｎｍである発光光を出射させる（ステップＳ６０３）。次に、信号受信部１２２が、フォトディテクタ１０４から出力された電気信号を受信する（ステップＳ６０４）。ここで受信される電気信号は、ステップＳ６０３で出射された波長が７６０ｎｍの発光光の、頭蓋からの反射光の強度を示すものである。
　次に、信号出力部１２６が、ステップＳ６０２，Ｓ６０４で受信された電気信号（すなわち、頭蓋からの反射光の強度を示す電気信号）を、通信Ｉ／Ｆ１０８を介して、スマートフォン２００へ出力する（ステップＳ６０５）。
　次に、スマートフォン２００において、信号受信部２３２が、ステップＳ６０５で生体情報測定装置１００Ａから出力された電気信号を、通信Ｉ／Ｆ２２４を介して受信する（ステップＳ６１１）。
　次に、主制御部２３１が、ステップＳ６１１により、一定量のデータが取得されたか否かを判断する（ステップＳ６１２）。
　ステップＳ６１２において、一定量のデータが取得されていないと判断された場合（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、主制御部２３１は、ステップＳ６１１へ処理を戻す。すなわち、制御回路２１０は、一定量のデータが取得されるまで、ステップＳ６１１を繰り返し実行することにより、生体情報測定装置１００Ａから出力された電気信号の値を、繰り返し受信する。
　一方、ステップＳ６１２において、一定量のデータが取得されたと判断された場合（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、主制御部１２０は、ステップＳ６１３へ処理を進める。
　ステップＳ６１３では、生体情報算出部２３３が、生体情報測定装置１００Ａから取得した一定量のデータ（信号受信部２３２によって受信された電気信号）に基づいて、頭蓋中間層における脈波情報を算出する。さらに、生体情報算出部２３３は、生体情報測定装置１００Ａから取得した一定量のデータ（信号受信部２３２によって受信された電気信号）に基づいて、頭蓋中間層におけるヘモグロビン情報を算出する（ステップＳ６１４）。
　その後、出血推定部１２４が、ステップＳ６１３で算出された脈波情報、および、ステップＳ６１４で算出されたヘモグロビン情報のそれぞれについて、正常値を示すものであるか異常値を示すものであるかを判断する（ステップＳ６１５）。
　ステップＳ６１５において、脈波情報およびヘモグロビン情報の双方とも正常値を示すものであると判断された場合（ステップＳ６１５：Ｙｅｓ）、出血推定部２３４は、頭蓋内に出血がないと推定する（ステップＳ６１６）。そして、出力部２３５が、ステップＳ６１６における推定結果を出力し（ステップＳ６１８）、主制御部２３１が、図１１に示す一連の処理を終了させる。
　一方、ステップＳ６１５において、脈波情報およびヘモグロビン情報の一方または双方が異常値を示すものであると判断された場合（ステップＳ６１５：Ｎｏ）、出血推定部２３４は、頭蓋内に出血があると推定する（ステップＳ６１７）。そして、出力部２３５が、ステップＳ６１７における推定結果を出力し（ステップＳ６１８）、主制御部２３１が、図１１に示す一連の処理を終了させる。
　以上説明したように、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０によれば、スマートフォン２００により、頭蓋に発光光を照射したときに得られた反射光の強度に基づいて、オキシヘモグロビンの濃度および脈波を算出することにより、頭蓋内（脳内）に出血が生じているか否かを推定することができる。
　特に、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０によれば、生体情報測定装置１００Ａの筐体１０１を生体の頭部表面における特定の位置（毛髪が無く、且つ、直下に頭蓋の前頭洞（空洞部）が無い位置）に装着するだけで、スマートフォン２００によって、頭蓋内（脳内）の状態を推定することができる。このため、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０によれば、非侵襲的に、且つ、比較的簡易な構成で、頭蓋内の状態を迅速に把握することができる。
　また、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０によれば、生体情報測定装置１００Ａによって、頭蓋の海綿層の状態を測定するようにしているため、頭部表面により近い位置の状態を測定することができ、よって、スマートフォン２００により、脈波情報およびヘモグロビン情報を、より高精度に算出することができる。したがって、第２実施形態に係る生体情報測定システム２０によれば、頭蓋内（脳内）の状態を、より高精度に推定することができる。
　以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、出血推定部１２４は、頭蓋内の出血の有無を２段階に推定するようにしているが、これに限らず、頭蓋内の出血の有無を３段階以上に推定するようにしてもよい。例えば、出血推定部１２４は、脈波情報およびヘモグロビン情報に基づいて、「出血：なし」、「出血：小」、「出血：大」の３段階に推定するようにしてもよい。
　また、例えば、上記実施形態では、生体情報測定装置１００，１００Ａは、１つの筐体によって構成されているが、複数の筐体によって構成されてもよい。例えば、生体情報測定装置１００，１００Ａは、生体の頭部に装着されて脈波情報およびヘモグロビン情報の計測を行う第１の筐体と、第１の筐体において計測された脈波情報およびヘモグロビン情報に基づいて、頭蓋内に出血があるか否かの推定処理を行う第２の筐体とを備えて構成されてもよい。この場合、第１の筐体および第２の筐体は、有線通信によって互いに接続されてもよく、無線通信によって互いに接続されてもよい。
　また、生体情報測定装置１００，１００Ａは、生体の頭部に装着されて脈波情報およびヘモグロビン情報の計測を行う筐体と、筐体において計測された脈波情報およびヘモグロビン情報に基づいて、頭蓋内に出血があるか否かの推定処理を行うその他の情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等）との組み合わせによって構成されてもよい。この場合、筐体および情報処理装置は、有線通信によって互いに接続されてもよく、無線通信によって互いに接続されてもよい。
　本国際出願は、２０１７年１０月２０日に出願した日本国特許出願第２０１７－２０４０４５号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
　１０　頭部
　１２　前頭洞
　２０　生体情報測定システム
　１００，１００Ａ　生体情報測定装置
　１０１　筐体
　１０１Ａ　表面
　１０２　第１のＬＥＤパッケージ（発光部）
　１０２ａ　第１のＬＥＤ素子
　１０２ｂ　第２のＬＥＤ素子
　１０３　第２のＬＥＤパッケージ（発光部）
　１０３ａ　第１のＬＥＤ素子
　１０３ｂ　第２のＬＥＤ素子
　１０４　フォトディテクタ（受光部）
　１０５　スイッチ
　１０６　肌温度センサ
　１０７，１０７Ｘ　制御回路
　１０８　通信Ｉ／Ｆ
　１１２　ドライバ
　１１３　ドライバ
　１１４　ＡＤＣ
　１１５　バッテリ
　１２０　主制御部
　１２１　発光制御部
　１２２　信号受信部
　１２３　生体情報算出部
　１２４　出血推定部
　１２５　出力部
　１２６　信号出力部
　２００　スマートフォン（情報処理装置）
　２１０　制御回路
　２１１　ＣＰＵ
　２１２　メモリ
　２１３　補助記憶装置
　２２１　タッチパネル
　２２２　ディスプレイ
　２２３　スピーカ
　２２４　通信Ｉ／Ｆ
　２２５　バッテリ
　２３１　主制御部
　２３２　信号受信部
　２３３　生体情報算出部
　２３４　出血推定部
　２３５　出力部

Claims (8)

  1. 　生体の頭部表面に装着される筐体と、
    　前記筐体に設けられ、前記生体の頭蓋に向けて測定光を出射する発光部と、
    　前記筐体に設けられ、前記発光部から出射された前記測定光の前記頭蓋からの反射光を受光し、当該反射光の受光量に応じた電気信号を出力する受光部と、
    　前記受光部から出力された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出部と、
    　前記生体情報算出部によって算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定部と
    　を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
  2. 　前記筐体は、
    　前記生体の頭部表面において、毛髪が無く、且つ、直下に前記頭蓋の前頭洞が無い位置に装着される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
  3. 　前記発光部は、前記頭蓋に向けて前記測定光を出射し、
    　前記受光部は、前記頭蓋における海綿層からの反射光を受光し、当該反射光の受光量に応じた電気信号を出力する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の生体情報測定装置。
  4. 　前記推定部は、
    　前記脈波情報によって特定される脈波の振幅が、所定の基準値よりも、所定の割合以上増加または減少した場合、前記頭蓋内に出血があると推定する
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  5. 　前記推定部は、
    　前記ヘモグロビン情報によって特定されるオキシヘモグロビンの濃度が、所定の基準値よりも、所定の割合以上増加した場合、前記頭蓋内に出血があると推定する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  6. 　生体の頭蓋に向けて発光部から測定光を出射し、当該測定光の前記頭蓋からの反射光を受光部が受光したときに、当該受光部から出力された前記反射光の受光量に応じた電気信号を受信する信号受信部と、
    　前記信号受信部によって受信された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出部と、
    　前記生体情報算出部によって算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定部と
    　を備えることを特徴とする情報処理装置。
  7. 　生体の頭蓋に向けて発光部から測定光を出射し、当該測定光の前記頭蓋からの反射光を受光部が受光したときに、当該受光部から出力された前記反射光の受光量に応じた電気信号を受信する信号受信工程と、
    　前記信号受信工程において受信された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出工程と、
    　前記生体情報算出工程において算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定工程と
    　を含むことを特徴とする生体情報測定方法。
  8. 　コンピュータを、
    　生体の頭蓋に向けて発光部から測定光を出射し、当該測定光の前記頭蓋からの反射光を受光部が受光したときに、当該受光部から出力された前記反射光の受光量に応じた電気信号を受信する信号受信部、
    　前記信号受信部によって受信された前記電気信号に基づいて、前記頭蓋における脈波情報およびヘモグロビン情報を算出する生体情報算出部、および、
    　前記生体情報算出部によって算出された前記脈波情報および前記ヘモグロビン情報に基づいて、前記頭蓋内に出血があるか否かを推定する推定部
    　として機能させるためのプログラム。
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